WO2023119737A1 - トレイン式スクレーパ車両 - Google Patents

Abstract

掘削時間を短縮させるため、トレイン式スクレーパ車両は、第１掘削部を有し、第１連結部材により牽引車両に連結された第１スクレーパ車両と、第２掘削部を有し、第２連結部材により前記第１スクレーパ車両に連結された第２スクレーパ車両と、前記第１掘削部と前記第２掘削部とが、少なくとも一部の期間を重複して掘削を行う指示を受ける制御装置と、を備えている。　

Description

トレイン式スクレーパ車両

　本発明は、複数台のスクレーパ車両が連結されたトレイン式スクレーパ車両に関する。

　従来より、地面等を掘削するスクレーパを備え、牽引車両により牽引されるスクレーパ車両が土木現場にて使用されている。スクレーパ車両にはスクレーパが掘削した掘削物を収容するボウルが設けられている。このボウルに掘削物が満たされるまでの掘削時間を短縮するために、補助駆動装置を用いて駆動力を上げることが特許文献１に記載されている。

特開２０１５－９１６９２号公報

　掘削時間を短縮するために複数のスクレーパ車両が連結されたトレイン式スクレーパ車両についての提案は、ほとんどなかった。

　そこで、本発明では、掘削時間を短縮させるトレイン式スクレーパ車両を提供することを目的とする。

　本発明に係るトレイン式スクレーパ車両は、第１掘削部を有し、第１連結部材により牽引車両に連結された第１スクレーパ車両と、第２掘削部を有し、第２連結部材により前記第１スクレーパ車両に連結された第２スクレーパ車両と、前記第１掘削部と前記第２掘削部とが、少なくとも一部の期間を重複して掘削を行う指示を受ける制御装置と、を備えている。

　本発明によれば、第１掘削部と第２掘削部とが、少なくとも一部の期間を重複して掘削する指示を受ける制御装置を備えているので、掘削時間を短縮することができる。

本第１実施形態の牽引車両とスクレーパ車両とを示す概要図である。 本第１実施形態のスクレーパ車両の主要部のブロック図である。 本第１実施形態の車軸の下方に設けられたロードセルを示す図である。 本第１実施形態の牽引車両とスクレーパ車両とが走行する様子を示す概要図である。 本第１実施形態の掘削順序を表す概要図である。 本第１実施形態の牽引車両の制御装置により実行されるフローチャートを示す図である。 本第１実施形態のスクレーパ車両の制御装置により実行されるフローチャートを示す図である。 第１変形例を示す図である。 第２変形例を示す図である。 第３変形例を示す図である。

　以下に、本発明の第１実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

　（第１実施形態）
　本第１実施形態に係るスクレーパ車両２０は、１両目のスクレーパ車両２０ａと、最後列である２両目のスクレーパ車両２０ｂとが接続（連結）されたトレイン式である。なお、トレイン式のスクレーパ車両２０は、３両以上としてもよい。
　スクレーパ車両２０が土木現場にて行う施工は、回送工程と、掘削工程と、運搬工程と、排出工程と、を１サイクルとしている。回送工程は、後述の掘削領域１０２（図４参照）まで、後述の走行領域１０１においてスクレーパ車両２０が走行する工程である。掘削工程は、後述の掘削領域１０２において、スクレーパ車両２０が土砂を掘削する工程である。運搬工程は、スクレーパ車両２０が掘削した土砂を後述の排出領域１０３まで、後述の走行領域１０１においてスクレーパ車両２０が土砂を運搬する工程である。排出工程は、スクレーパ車両２０が運搬してきた土砂を後述の排出領域１０３に、スクレーパ車両２０が土砂を排出する工程である。
　本実施形態のスクレーパ車両２０は、トレイン式を採用することにより車両数に応じて掘削量及び排出量（撒き出し量）を多くすることができるので、工期を短縮することが可能である。本実施形態のトレイン式のスクレーパ車両２０は、大型トラックやその他の牽引車両１により牽引される被牽引車として利用される。

　本実施形態において、１両目のスクレーパ車両２０ａと、２両目のスクレーパ車両２０ｂとはほぼ同じ構成であるため、スクレーパ車両２０ａを中心にその構成を説明し、スクレーパ車両２０ａの構成には符号の後にａを付し、スクレーパ車両２０ｂの構成には符号の後にｂを付す。なお、各構成を総称する場合には、符号の後のａまたはｂは省略して説明する。

　図１は、本第１実施形態の駆動車両である牽引車両１とスクレーパ車両２０とを示す概要図（側面図）である。図１では説明の便宜上、紙面垂直方向をＹ方向、紙面内において直交する二軸方向をＸ方向及びＺ方向とする。なお、後述の図において、側面図は、紙面垂直方向をＹ方向、紙面内において直交する二軸方向をＸ方向及びＺ方向とする。また上面図は、紙面垂直方向をＺ方向、紙面内において直交する二軸方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、図２は本第１実施形態の牽引車両１とスクレーパ車両２０の主要部のブロック図である。
　図１に示すように、牽引車両１は、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとを牽引するものであり、連結装置であるヒッチ２１ａによりスクレーパ車両２０ａに接続（連結）されている。ヒッチ２１ａは、牽引車両１から着脱可能であり、牽引車両１側の一端に設けられたフレキシブルなボールジョイント２２ａを有している。

　本実施形態において、牽引車両１は、整備工場において公道運搬時の制限内の寸法や重量に分解され保管されている。スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとは、整備工場において公道運搬時の制限内の寸法や重量に分解され保管されている。分解された牽引車両１とスクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとは、複数台の運搬車両に積載されて、土木現場まで運搬されてくる。運搬車両が土木現場に到着すると、牽引車両１の部品はクレーン等の揚重機を用いて、牽引車両１として組み立てられる。同様に、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとが組み立てられる。なお、牽引車両１とスクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとは、公道運搬時の制限内の寸法や重量であれば、分解されている必要はない。なお、牽引車両１は土木現場まで自走しても良い。

　続いて、牽引車両１のボールジョイント２２ａとスクレーパ車両２０ａのヒッチ２１ａが接続され、牽引車両１とスクレーパ車両２０ａとが連結される。さらに、スクレーパ車両２０ａの一端に設けられたフレキシブルなボールジョイント２２ｂとスクレーパ車両２０ｂの連結装置であるヒッチ２１ｂが接続され、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとが連結される。このようにして、牽引車両１とスクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとは連結され、図１に示すような施工可能な状態となる。このような状態で牽引車両１が－Ｘ方向に走行すると、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂは－Ｘ方向に牽引される。ここで、Ｘ方向を第１方向、Ｙ方向を第２方向、Ｚ方向を第３方向とする。以下の説明では、適宜Ｘ方向と第１方向とを使い分けることとする。Ｙ方向とＺ方向とについても同様に使い分けることとする。

（牽引車両）
　本実施形態の牽引車両１は、図１から明らかなように、運転席が無い自動運転タイプの物である。また、本実施形態では、内燃機関に代えて燃料電池２と、２つの前輪と４つの後輪とのそれぞれに設けられたインホイール式のモータ３（図２参照）とを用いて牽引車両１を走行（駆動）している。なお、インホイール式のモータ３は前輪及び後輪のハブと同軸に繋がるように設けてもよい。
　なお、牽引車両１は、遠隔操作式でもよく、運転席が設けられたタイプでもよく、内燃機関を用いたエンジンを用いてもよい。

　また、本実施形態の牽引車両１は、燃料電池２に水素を供給する水素タンク４と、蓄電池５と、ＧＮＳＳ６（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）と、速度計７と、通信装置８と、メモリ９と、制御装置１０と、を有している。

　燃料電池２は水素と酸素を電気化学反応させて電気を作る発電装置である。
　水素タンク４は、数十ＭＰａに圧縮された水素を蓄えるものであり、不図示の水素供給流路を介して燃料電池２に水素を供給するものである。
　蓄電池５は、２次電池であり、燃料電池２が発電した電力を蓄電するものである。蓄電池５は、蓄えた電力をモータ３や、スクレーパ車両２０に設けられた蓄電池３３などに供給可能である。蓄電池５の電力をスクレーパ車両２０に供給するために、牽引車両１には蓄電池５に接続された第１コネクタ１１（例えばメスコネクタ）が設けられ、スクレーパ車両２０には、第１コネクタ１１と係合する第２コネクタ３５（例えばオスコネクタ）が設けられている。

　図１に示すように、燃料電池２や水素タンク４は、牽引車両１の前方側に配置されている。牽引車両１の前方は、従来は内燃機関が配置されたり、運転席が設けられたりしていた。本実施形態では、内燃機関や運転席を省略しているので、牽引車両１の前方に大きなスペースを設けることができ、多くの水素タンク４を配置したり、燃料電池２などの配置の自由度を確保したりすることができる。なお、蓄電池５は図１では牽引車両１の中央付近に図示されているが、牽引車両１の前方側に配置することも可能である。

　ＧＮＳＳ６は、人工衛星を利用して牽引車両１の位置を測位するものである。
　速度計７は、牽引車両１の速度を検出するものであり、車輪に接続されたシャフトの回転数を検出する車速センサである。また、速度検出には、ＧＮＳＳ６の出力を利用したセンサなど各種のセンサを用いても良い。また、ＧＮＳＳ６を利用した速度検出には、特開２０１９－２２１０８１号公報に記載されているドップラー効果を利用した方法を用いても良い。すなわち、本実施形態においてＧＮＳＳ６が測位装置に相当する。

　通信装置８は、後述の通信装置４０やインターネット等の広域ネットワークにアクセスする無線通信ユニットであり、本実施形態では、速度計７の検出結果や制御装置１０による各種の駆動及び制御の情報を通信装置４０に送信している。
　また、本実施形態では、後述のメモリ３９に記憶されている情報や後述の制御装置４１による制御情報を通信装置４０から受信している。

　メモリ９は、不揮発性のメモリ（例えばフラッシュメモリ）であり、土木現場の地図情報や、牽引車両１を自動運転するためのプログラムや、後述のスクレーパ２５や、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダを制御するプログラムや牽引車両１の主要部分の寸法（例えば牽引車両１内のＧＮＳＳ６の位置からボールジョイント２２ａまでのＸ方向の距離などが記憶されている。

　制御装置１０は、ＣＰＵを備えており、牽引車両１及びスクレーパ車両２０を制御する制御装置である。本実施形態において制御装置１０は、土木現場における牽引車両１の自動運転を行っている。また、後述する制御装置４１に指示を出し、後述のスクレーパ２５やスクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダの駆動制御を行っている。制御装置１０による制御については、図６のフローチャートを用いて後述する。

　なお、本実施形態においては、スクレーパ車両２０に設けられたスクレーパ２５や、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダや、牽引車両１に設けられた不図示の油圧ユニットを含め、総称して駆動装置と称することとする。

（スクレーパ車両）
　スクレーパ車両２０は、前述のヒッチ２１及びボールジョイント２２に加えて、フレーム２３と、ボウル２４と、スクレーパ（ｓｃｒａｐｅｒ）２５と、車軸２６と、車輪２７と、歪ゲージ２８と、加速度計２９（図２参照）と、ロードセル３０（図３参照）と、を有している。
　また、スクレーパ車両２０は、撮像装置３１と、発電装置である太陽光パネル３２と、２次電池である蓄電池３３と、モータ３４（図２参照）と、第２コネクタ３５と、第３コネクタ３６と、排土板３７と、速度計３８（図２参照）と、を有している。

　図２のブロック図に示すように、スクレーパ車両２０は、各種データを記憶しているメモリ３９と、通信装置４０と、スクレーパ車両２０全体を制御する制御装置４１と、を有している。

　フレーム２３は、テーパ形状の金属部品であり、ボウル２４と対向する内面に撮像装置３１が設けられ、外面に複数の太陽光パネル３２が設けられている。
　ボウル２４は上面が開放されており、スクレーパ２５が掘削した土砂などの掘削物を収容するものである。

　スクレーパ２５は、地表等の走行面の土砂を削り取るための刃状或いはへら状の部材であり、本実施形態では、ボウル２４の底部にボウル２４と一体的に設けられている。

　スクレーパ２５は、スクレーパ２５の長手方向（Ｙ方向）とスクレーパ車両２０の車幅方向（Ｙ方向）とが、ほぼ平行になるように、ボウル２４の底部にボウル２４と一体的に設けられている。

　また、前述したように牽引車両１が第１方向に走行する時、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとは、第１方向に牽引されている。スクレーパ２５ａはボウル２４ａと一体的に設けられ、スクレーパ２５ｂはボウル２４ｂと一体的に設けられている。すなわち、スクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとは、第１方向に離隔された状態で、スクレーパ２５ａは被牽引車両であるスクレーパ車両２０ａに設けられ、スクレーパ２５ｂは同じく被牽引車両であるスクレーパ車両２０ｂに設けられている。また、本実施形態においてスクレーパ２５ａが第１掘削部に相当し、スクレーパ２５ｂが第２掘削部に相当する。

　ボウル２４とスクレーパ２５とは一体的に設けられているので、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダによりボウル２４を地面に向けて傾斜させることにより、スクレーパ２５が地面に食い込んで土砂を掘削することができる。また、ボウル２４には不図示の開口部が設けられており、ボウル２４が地面に向けて傾斜した状態の際に、スクレーパ２５が掘削した掘削物が不図示の開口部からボウル２４に収容される。

　スクレーパ２５による掘削が終了すると、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダによりボウル２４を地上に向けて傾斜させることにより、スクレーパ２５が地面から離れた状態となる。スクレーパ２５が地面から離れた状態になると、ボウル２４に収納された掘削物の荷重は、ボールジョイント２２と、車軸２６の荷重を受ける後述のピローブロック４２（図３参照）とに作用することになる。

　車軸２６は牽引車両１の牽引力により回転し、車輪２７は車軸２６の両端に接続されており、車軸２６の回転に伴い回転する一対の従動輪である。なお、車輪２７はスクレーパ車両２０の前後に設けて前輪及び後輪としてもよい。

　歪ゲージ２８は、金属の抵抗体であり、電気絶縁物を介して被測定物であるヒッチ２１の下方に例えば接着されている。歪ゲージ２８は、ヒッチ２１に加わる力に比例して金属が伸縮し抵抗値が変化することにより、歪を測定している。スクレーパ２５が掘削した掘削物がボウル２４に収容されることにより、ボウル２４にこの掘削物による荷重が加わる。ボウル２４の荷重は、フレキシブルなボールジョイント２２と、車輪２７とに分離して加わる。フレキシブルなボールジョイント２２によりボウル２４の荷重の一部を支持しているので、ヒッチ２１の下方には引っ張り応力が作用する。歪ゲージ２８は、ヒッチ２１の引っ張り応力に起因する抵抗値の変化を測定し、制御装置４１は、歪ゲージ２８が検出した抵抗値からボウル２４の掘削物の重量を計測することができる。

　本実施形態においては、ボウル２４ａに加わる荷重Ｗａがボールジョイント２２ａと、ピローブロック４２ａと、にどのように分離されるかを事前に検出しておく。一例を挙げると、ボールジョイント２２ａには荷重Ｗａの４０％が作用し、ピローブロック４２ａには荷重Ｗａの６０％が作用するとする。この場合、制御装置４１は、歪ゲージ２８ａが測定した抵抗値が荷重Ｗａの４０％であるため１００％となるように換算してボウル２４ａに加わる荷重Ｗａを演算することができる。

　また、本実施形態において、ボウル２４ａが空の状態やボウル２４ａに１００ｋｇの荷重がかかった状態の歪ゲージ２８ａの抵抗値を測定しておき、メモリ３９ａにテーブルとして記憶させておいてもよい。ボウル２４ａが空の状態は、スクレーパ車両２０ａの荷重のみが作用している状態であり、この状態からの変化量がボウル２４ａに収容された掘削物の重量となる。

　また、メモリ３９ａに記憶されるテーブルには、ボウル２４ａに複数の荷重（例えば、２００ｋｇ、３００ｋｇ）がかかった際の歪ゲージ２８ａの抵抗値を記憶させてもよい。なお、図１において、１つの歪ゲージ２８ａを図示しているが複数でもよく、その数は限定されるものではない。なお、ヒッチ２１ａの前後方向であるＸ方向の中心の歪量が一番大きいので、ヒッチ２１ａの前後方向の中心であって、ヒッチ２１ａの上下方向であるＺ方向の下方に歪ゲージ２８ａを設けることが好ましい。

　２両目のボウル２４ｂに加わる荷重Ｗｂがボールジョイント２２ｂと、ピローブロック４２ｂとにどのように作用するかについても上述した方法を用いることができる。

　また、前述したように掘削中において、スクレーパ車両２０は、スクレーパ２５が地面に食い込んだ状態で走行を続けている。スクレーパ２５とボウル２４とは一体的に設けられているので、ボウル２４は走行中に走行方向と逆向きの抵抗力を受けていることとなる。この時、ヒッチ２１は、ボールジョイント２２側を基準にボウル２４側に引っ張られていることとなる。すなわち、掘削中は、ヒッチ２１に引張り応力が作用する。歪ゲージ２８は、ヒッチ２１の引っ張り応力に起因する抵抗値の変化を測定し、制御装置４１は、歪ゲージ２８が検出した抵抗値から掘削中の抵抗力を計測することができる。

　本実施形態では、ボウル２４ａとスクレーパ２５ａとは一体的に設けられているので、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダによりボウル２４ａを地面に向けて傾斜させることにより、スクレーパ２５ａが地面に食い込む。スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダのストローク量が大きくなるとスクレーパ２５ａの地面への食い込み量が大きくなり、ヒッチ２１に取り付けた歪ゲージ２８ａが検出する抵抗値が大きくなる。歪ゲージ２８ａが検出する抵抗値がある値を超過すると、牽引車両１の牽引力を上回り速度が低下することとなる。そこであらかじめ、歪ゲージ２８ａが検出する抵抗値と速度計７の速度との関係を事前キャリブレーションにより計測しておき、後述する補助駆動制御に利用する。すなわち、制御装置４１は、ヒッチ２１ａの歪変化を検出する歪ゲージの測定情報を基づいて、モータ３４ａ（インホイールモータ）の補助駆動力を調整させる。例えば、速度１０ｋｍ／ｈで走行中に、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダのストローク量を０ｍｍの状態から５０ｍｍごとにストローク量を増加してスクレーパ２５ａの地面への食い込み量を増加させ、歪ゲージ２８ａの抵抗値と速度計７の速度とを計測する。計測したデータは、メモリ３９ａにテーブルとして記憶させてもよい。例えば、歪ゲージ２８ａの値がある抵抗値を超えると、速度計の値が速度１０ｋｍ／ｈより小さくなるとする、速度１０ｋｍ／ｈ以上で走行したいときは、その時の歪ゲージ２８ａの抵抗値を閾値として、スクレーパ２５ａの地面への食い込み量を調整できる。

　また、メモリ３９ａに記憶されるテーブルには、複数の速度（例えば２０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ）における歪ゲージ２８ａの抵抗値と速度計７の速度とを記憶させてもよい。

　２両目のボウル２４ｂが受ける抵抗力と走行速度の関係についても上述した方法を用いることができる。

　加速度計２９は、本実施形態ではスクレーパ車両２０に作用する加速度を検出するものであり、機械式、光学式、半導体式などのいかなる方式を用いることができる。本実施形態では、加速度計２９は、歪ゲージ２８近傍のＺ軸方向の加速度を検出するものとするが、これに限定されるものではなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の加速度を検出してもよい。また、加速度計２９を設ける数は、１つでもよく、スクレーパ車両２０の複数個所にそれぞれ少なくとも１個ずつ設けてもよい。この場合、加速度計２９は、ロードセル３０が設けられる近傍に設けてもよく、牽引車両１に設けてもよい。牽引車両１に加速度計２９を設ける場合には、ボールジョイント２２の近傍に設けることが好ましい。

　本実施形態では、制御装置４１は、加速度計２９の出力が閾値よりも小さいときに歪ゲージ２８が検出した歪量に基づいて、ボウル２４に収納された土砂などの掘削物の量を演算するものとする。これに代えて、制御装置４１は、加速度計２９の出力が小さいものＮ個（Ｎは自然数）の歪ゲージ２８の出力からボウル２４に収納された土砂などの掘削物の量を演算してもよく、加速度計２９の出力が小さいときに歪ゲージ２８の出力に重みづけをするように演算してもよい。なお、本第１実施形態において、メモリ３９に加速度計２９の出力に応じた歪ゲージ２８の出力の補正値を記憶させておけば、制御装置４１は、メモリ３９に記憶された補正値により、歪ゲージ２８の出力を補正することができる。このように、制御装置４１は、加速度計２９の出力を用いて歪ゲージ２８の検出結果を加工したり、選択したりしている。

　図３は本実施形態の車軸２６の下方に設けられたロードセル３０を示す図である。図３では説明の便宜上、紙面垂直方向をＹ方向、紙面内において直交する二軸方向をＸ方向及びＺ方向とする。図３に示すように、車軸２６は回転可能に軸受け４３により支持され、軸受け４３は軸受け台であるピローブロック４２により保持されている。
　ロードセル３０は、車輪２７に作用するボウル２４の掘削物の荷重を検出できるように、ピローブロック４２の下方に設けられている。
　ロードセル３０は、圧電型ロードセルや歪型ロードセルなど各種のロードセル３０を用いることができる。図３では２つのロードセル３０を図示しているが、ロードセル３０の数は１つでもよく、３つ以上でもよい。

　本実施形態において、前述したようにボウル２４が空の状態やボウル２４に１００ｋｇの荷重がかかった状態のロードセル３０の測定値をメモリ３９にテーブルとして記憶させておいてもよい。この場合、複数の荷重（例えば、２００ｋｇ、３００ｋｇ）におけるロードセル３０の抵抗値を記憶させておくことが望ましい。ボウル２４の積載状態を変えて歪ゲージ２８及びロードセル３０による計測を行うキャリブレーションを行うことにより、ボールジョイント２２に加わる荷重と、ピローブロック４２に加わる荷重との比率を演算することができ、この比率はメモリ３９に記憶される。なお、このキャリブレーションは、牽引車両１及びスクレーパ車両２０が静止した状態で行うことが好ましいが、スクレーパ車両２０が牽引車両１により牽引された状態で行ってもよく、静止状態及び牽引状態で行ってもよい。

　なお、キャリブレーションは、１回だけ行ってもよく、定期的に行ってもよく、車輪２７を交換したときや、車輪２７の空気圧を調整した後に行うようにしてもよい。また、キャリブレーションは、牽引車両１の車輪を交換したときや、車輪の空気圧を調整した後に行ってもよい。２回目以降のキャリブレーションは、ボウル２４が空の状態だけで行ったり、１００ｋｇの荷重で行うなど１回目のキャリブレーションよりも計測項目や計測回数を減らして行ったりしてもよい。

　ロードセル３０による荷重計測は、前述のキャリブレーションの際に用いるのに加えて、スクレーパ２５が掘削した掘削物がボウル２４に収容された際にも行ってもよい。この場合も、加速度計２９の出力が閾値よりも小さいときにロードセル３０が検出した荷重に基づいて、ボウル２４に収納された土砂などの掘削物の量を演算するものとする。これに代えて、制御装置４１は、加速度計２９の出力が小さいものＮ個（Ｎは自然数）のロードセル３０の出力からボウル２４に収納された土砂などの掘削物の量を演算してもよく、加速度計２９の出力が小さいときにロードセル３０の出力に重みづけをするように演算してもよい。
　このように、制御装置４１は、加速度計２９の出力を用いてロードセル３０の検出結果を加工したり、選択したりしている。

　撮像装置３１は、レンズや撮像素子や画像処理エンジンなどを有し、動画や静止画を撮像するデジタルカメラである。本実施形態において、撮像装置３１は、ボウル２４に収納された掘削物を撮像してボウル２４が満載になったかどうかを検出するために用いられる。なお、撮像装置３１に代えて、超音波距離計、レーザ距離計などの非接触距離計をフレーム２３に設けてボウル２４が満載かどうかを検出してもよい。制御装置４１は、ボウル２４が満載であることに応じて、歪ゲージ２８や加速度計２９などによる測定を開始するようにしてもよい。

　太陽光パネル３２は、発電装置であり、フレーム２３に設けられている。フレーム２３の側面がテーパ形状なのは、フレーム２３の側面に設けられたフレーム２３の側面が太陽光を受光しやすくするためである。なお、フレーム２３の上面に傾斜機構を設ければフレーム２３の上面に設けられた太陽光パネル３２が太陽光を受光しやすくすることができる。なお、牽引車両１に太陽光パネル３２を設けて、太陽光パネル３２が発電した電力を蓄電池５に蓄えるようにしてもよい。また、太陽光パネル３２が発電した電力により燃料電池２を駆動するための補助電源としてもよい。

　蓄電池３３は、第２コネクタ３５を介して燃料電池２が発電した電力を蓄電したり、太陽光パネル３２が発電した電力を蓄電したりするものである。蓄電池３３が蓄電した電力は、車輪２７を直接駆動するモータ３４の駆動に用いられる。蓄電池３３はスクレーパ車両２０の前方（－Ｘ方向）に設けるのが好ましく、本実施形態ではヒッチ２１に設けている。

　モータ３４は、車輪２７の内部または車輪２７のハブと同軸に繋がるように設けられているインホイールモータである。
　スクレーパ２５による地表の削り代が大きい場合などには、スクレーパ２５が地表に噛み込んでしまって走行抵抗が大きくなる。この場合、牽引車両１の駆動輪が空転等してしまい牽引車両１の牽引力だけではスクレーパ車両２０を牽引できずにプッシャーを用いる場合があった。

　そこで、本実施形態では、牽引車両１だけではスクレーパ車両２０の牽引が困難な場合にモータ３４により車輪２７を駆動するようにしている。モータ３４による車輪２７の駆動により、プッシャーが不要となり、プッシャーを最後列のスクレーパ車両２０ｂに接続する手間も省けるので工期を短縮することができる。このように、モータ３４は補助駆動装置として機能している。本実施形態では、牽引車両１及びモータ３４が燃料電池により発生した電力により駆動するので、二酸化炭素などの温室効果ガスの排出を抑えることができる。なお、燃料電池の代わりに、もしくは燃料電池と併用して太陽光パネル３２により発電した電力を用いるようにしてもよい。

　第２コネクタ３５は、第１コネクタ１１と係合して、蓄電池５に蓄えられた電力を蓄電池３３に供給するものである。
　第３コネクタ３６ａは、前方のスクレーパ車両２０ａの蓄電池３３ａに蓄えられた電力を後方のスクレーパ車両２０ｂの蓄電池３３ｂに蓄えるために第２コネクタ３５ｂと係合するものである。なお、第３コネクタ３６は、スクレーパ車両２０の後方（＋Ｘ方向）に設けるのが好ましい。

　排土板３７は、金属製の機械部品であり、排出工程においてボウル２４に収容された掘削物を排出場にて排出するものである。排土板３７は、排出工程以外では＋Ｘ方向に位置しており、排出工程においてスクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダにより－Ｘ方向に移動することにより掘削物を排出する。

　速度計３８は、スクレーパ車両２０の速度を検出するものであり、車軸２６の回転数を検出する車速センサや、スクレーパ車両２０を測位する不図示のＧＮＳＳの出力を利用したセンサなど各種のセンサを適用することができる。なお、速度計３８は省略してもよく、速度計３８ａと速度計３８ｂとのいずれか一方を省略するようにしてもよい。

　メモリ３９は、どのようなタイプのメモリを用いてもよく、本実施形態では不揮発性の半導体メモリ（例えば、フラッシュメモリ）を用いるものとする。メモリ３９は、スクレーパ車両２０を駆動するための各種プログラムや、歪ゲージ２８や加速度計２９やロードセル３０が計測した計測結果や、制御装置４１が演算した演算結果や、スクレーパ車両２０の主要部分の寸法（例えば、ヒッチ２１の前進方向先端部からスクレーパ２５までのＸ方向の距離）などを記憶するものである。なお、スクレーパ車両２０の主要部分寸法は、メモリ９に記憶させておいても良い。
　通信装置４０は、基地局の通信装置や、排出工程の排土場に設けられた通信装置や、牽引車両１側の通信装置８と通信を行うものである。通信装置４０は、どのような通信方式を用いることができるが、本実施形態ではＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のような無線ＬＡＮを用いて無線でボウル２４の重量に関するデータ通信をするものとする。
　なお、牽引車両１側の通信装置８は、牽引車両１に加速度計が設けられた場合に、加速度計が検出した加速度を通信装置４０に通信してもよい。

　制御装置４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、スクレーパ車両２０全体を制御するものであり、本実施形態では、制御装置１０からの指示を受けて、ボウル２４に収容された掘削物の重量計測や、モータ３４による補助駆動に関する制御や、スクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダの駆動制御を行うものである。

　以上のように構成された牽引車両１及びスクレーパ車両２０の施工状況について、図４の施工している様子を示す概略図を用いて説明する。

　図４は、本実施形態の牽引車両１とスクレーパ車両２０とが土木現場の施工領域１００を施工している様子を示す概略図である。図４では説明の便宜上、紙面垂直方向をＺ方向、紙面内において直交する二軸方向をＸ方向及びＹ方向とする。施工領域１００は、走行領域１０１と掘削領域１０２と排出領域１０３と、から構成される。

　施工領域１００は、本実施形態の牽引車両１とスクレーパ車両２０とが前述した回送工程と掘削工程と運搬工程と排出工程と、を行う領域である。走行領域１０１は、本実施形態の牽引車両１とスクレーパ車両２０とが、回送工程または運搬工程を行う領域である。掘削領域１０２は、本実施形態の牽引車両１とスクレーパ車両２０とが、掘削工程を行う領域である。排出領域１０３は、本実施形態の牽引車両１とスクレーパ車両２０とが、排出工程を行う領域である。
　本図において牽引車両１とスクレーパ車両２０とは、走行領域１０１から掘削領域１０２に向かって走行している様子を示している。すなわち、回送工程を行っている様子を示しており、後述する図５（ａ）の状態に相当する。

　以上のように走行する牽引車両１及びスクレーパ車両２０の制御につき、図５の掘削順序を表す概要図と図６及び図７のフローチャートとを用いて説明する。なお、図６は制御装置１０により実行されるフローチャートであり、図７は制御装置４１により実行されるフローチャートである。

　図５（ａ）は、牽引車両１とスクレーパ車両２０とが走行領域１０１を走行中の様子を示している。このとき、図６のフローチャートは開始されていない。図６のフローチャートは、牽引車両１が走行領域１０１から掘削領域１０２に入るタイミングで開始される。
　なお、本実施形態では、スクレーパ車両２０ａのスクレーパ２５ａが先に掘削を開始し、続いてスクレーパ車両２０ｂのスクレーパ２５ｂが掘削を開始し、スクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとが、一部の期間を重複して掘削を続け、スクレーパ２５ａが先に掘削を終了し、続いてスクレーパ２５ｂが掘削を終了する。

（フローチャートの説明）
　制御装置１０は、ＧＮＳＳ６の出力から牽引車両１が走行領域１０１から掘削領域１０２に入ったのを認識すると、ＧＮＳＳ６の位置情報とメモリ３９に記憶されているスクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとの寸法情報と、速度計７が検出した速度とから、スクレーパ車両２０ａのスクレーパ２５ａとスクレーパ車両２０ｂのスクレーパ２５ｂとのそれぞれが掘削領域１０２に入るまでの時間Ｔを演算し、メモリ９に記憶する（ステップＳ１）。なお、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとのそれぞれが掘削領域１０２に入る時間を演算するには、速度計７が検出した速度を利用しなくても良く、ＧＮＳＳ６の出力を利用したセンサなど各種のセンサを用いて検出しても良い。すなわち、速度計７は備わっていなくても良い。

　制御装置１０は、スクレーパ車両２０ａが掘削領域１０２に入っているかどうかの判断をする（ステップＳ２）。制御装置１０は、ステップＳ１で演算した時間が経過するまで、ステップＳ２を繰り返す。

　ステップＳ１で演算した時間が経過すると、制御装置１０はスクレーパ車両２０ａが掘削領域１０２に入ったと認識し、制御装置４１ａにスクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ａを地面に食い込ませて掘削を開始する指示を出す（ステップＳ３）。

　なお、制御装置１０は、ステップＳ１において、スクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとのそれぞれが、掘削領域１０２に入る前の時間（例えば０．５秒前）を演算し、メモリ９に記憶しても良い。また、制御装置１０は、ステップＳ１において、スクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとのそれぞれが、掘削領域１０２に入ったあとの時間（たとえば０．５秒後）を演算して、メモリ９に記憶しても良い。

　なお、制御装置１０は、ステップＳ２において、メモリ９に記憶されている掘削領域１０２に入る前の時間を用いて、スクレーパ車両２０ａが掘削領域１０２に入る前であることを判断しても良い。また、制御装置１０は、ステップＳ２において、メモリ９に記憶されている掘削領域１０２に入ったあとの時間を用いて、スクレーパ車両２０ａが掘削領域１０２に入ったあとであることを判断しても良い。

　なお、ステップＳ３において、掘削領域１０２に入る前の時間（例えば０．５秒前）が経過すると、制御装置１０は制御装置４１ａにスクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ａを地面に食い込ませて掘削を開始する指示を出してもよい。また、掘削領域１０２に入ったあとの時間（例えば０．５秒後）が経過すると、制御装置１０は、制御装置４１ａにスクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ａを地面に食い込ませて掘削を開始する指示を出してもよい。

　このように、本実施形態では、スクレーパ２５が掘削を開始するタイミングは必ずしも正確である必要はなく、前後するタイミングにより掘削開始位置が、設計図面上の掘削領域１０２と走行領域１０１との境界位置からＸ方向に数１０ｃｍ程度手前にずれても良いし、Ｘ方向に数１０ｃｍ程度後ろにずれても良い。

　図５（ｂ）は、制御装置１０が後述するステップＳ４を実施し、スクレーパ２５ａが掘削を継続している様子を示している。すなわち、スクレーパ２５ａのみが掘削を行っている様子を示している。掘削済み領域１０４ａは、スクレーパ車両２０ａが掘削した領域を模式的に表しており、Ｚ方向の厚さは、実際の縮尺とは異なる。
　制御装置１０は、スクレーパ２５ａによる掘削が継続している間、通信装置８により、速度計７が検出した速度や、シャフトの回転数や、掘削を行っていることを伝達する各種データなどを制御装置４１ａに送信する（ステップＳ４）。なお、制御装置４１ａは、ステップＳ４の各種データを受け取ると後述する図７のフローチャートを開始する。

　続いて制御装置１０は、スクレーパ車両２０ｂが掘削領域１０２に入ったかどうかの判断を行う（ステップＳ５）。制御装置１０は、ステップＳ１で演算した時間Ｔが経過するまで、ステップＳ５を繰り返す。

　制御装置１０は、ステップＳ１で演算した時間が経過すると、スクレーパ車両２０ｂが掘削領域１０２に入ったと認識し、制御装置４１ｂに、スクレーパ車両２０ｂに設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ｂを地面に食い込ませて掘削を開始する指示を出す（ステップＳ６）。

　図５（ｃ）は、制御装置１０が後述するステップＳ７を実施し、スクレーパ２５ａが掘削を継続するのと並行して、スクレーパ２５ｂが掘削を継続している様子を示している。すなわち、制御装置１０がスクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとが一部の期間を重複して掘削を行うように駆動装置を制御している様子を示している。言い換えれば、制御装置４１ａと制御装置４１ｂとが、制御装置１０からの指示を受け、スクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとが一部の期間を重複して掘削を行っている様子を示している。
　掘削済み領域１０４ｂは、スクレーパ車両２０ｂが掘削した領域を模式的に表しており、Ｚ方向の厚さは、実際の縮尺とは異なる。

　制御装置１０は、スクレーパ２５ｂによる掘削が継続している間、通信装置８により、速度計７が検出した速度や、シャフトの回転数や、掘削を行っていることを伝達する各種データなどを制御装置４１ｂに送信する（ステップＳ７）。なお、制御装置４１ｂは、ステップＳ７の各種データを受け取ると後述する図７のフローチャートを開始する。

　制御装置１０は、１両目のスクレーパ車両２０ａによる掘削量が所定量（例えばボウル２４ａに満載）に達したかどうかの判断を行う（ステップＳ８）。本実施形態において、制御装置１０は、撮像装置３１ａが撮像した画像に基づき、掘削量が所定量に達したかどうかの判断を行う。なお、撮像装置３１ａが撮像した画像を土木現場の事務所または遠隔地の事務所に送信して、作業者により掘削量が所定量に達したかの判断を行い、その結果を通信装置８を介して制御装置１０に送信するようにしてもよい。

　制御装置１０は、掘削が終了するまでステップＳ４からステップＳ８までを繰り返す。なお、詳細は後述するものの、ステップＳ４を繰り返すのは、制御装置４１ａがモータ３４ａによる補助駆動を行うかどうかを判断するためである。

　制御装置１０は、１両目のスクレーパ車両２０ａによる掘削量が所定量に達すると、制御装置４１ａにスクレーパ車両２０ａに設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ａを地面から離れる位置まで駆動させる指示を出す。

　制御装置１０は、１両目のスクレーパ車両２０ａによる掘削量が所定量に達すると、スクレーパ車両２０ａによる掘削工程が終了したと判断して、後述するステップＳ９に進む。すなわち、スクレーパ２５ａが掘削を終了し、スクレーパ２５ｂが掘削を行っている状態となる。

　制御装置１０は、２両目のスクレーパ車両２０ｂによる掘削量が所定量（例えばボウル２４ｂに満載）に達したかどうかの判断を行う（ステップＳ９）。本実施形態において、制御装置１０は、撮像装置３１ｂが撮像した画像に基づき、掘削量が所定量に達したかどうかの判断を行う。なお、撮像装置３１ｂが撮像した画像を土木現場の事務所または遠隔地の事務所に送信して、作業者により掘削量が所定量に達したかの判断を行い、その結果を通信装置８を介して制御装置１０に送信するようにしてもよい。

　制御装置１０は、掘削が終了するまでステップＳ７からステップＳ９を繰り返す。なお、詳細は後述するものの、ステップＳ７を繰り返すのは、制御装置４１ｂがモータ３４ｂによる補助駆動を行うかどうかを判断するためである。

　制御装置１０は、２両目のスクレーパ車両２０ｂによる掘削量が所定量に達すると、制御装置４１ｂに、スクレーパ車両２０ｂに設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ｂを地面から離れる位置まで駆動させる指示を出す。

　制御装置１０は、２両目のスクレーパ車両２０ｂによる掘削量が所定量に達すると、スクレーパ車両２０ｂによる掘削工程が終了したと判断して、図６のフローチャートを終了する。

　制御装置１０は、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとの掘削工程が終了すると、運搬工程の制御を行っていく。
　制御装置１０は、運搬工程に引き続き、排出工程、回送工程の制御を行っていく。

　なお、制御装置１０は、上述のステップＳ４において、各種データなどを制御装置４１ｂにも送信するようにしてもよい。
　同様に、制御装置１０は、上述のステップＳ７において、各種データなどを制御装置４１ａにも送信するようにしてもよい。

　続いて、図７のフローチャートについて説明を続ける。図７のフローチャートは、図６のフローチャートの実施に応じて、制御装置４１ａが実施する場合と、制御装置４１ｂが実施する場合とがあるが、その内容は実質的に同じであるので、制御装置４１ａが実施する場合について説明を続ける。図７のフローチャートは、制御装置１０が図６のフローチャートのステップＳ３においてスクレーパ２５ａによる掘削開始の指示を出すと開始される。

　制御装置４１ａは制御装置１０からの指示を受け、スクレーパ２５ａによる掘削を開始する（ステップＳ１０１）。

　制御装置４１ａは、撮像装置３１ａによる撮像を開始する（ステップＳ１０２）。撮像装置３１ａによる撮像は、ボウル２４ａが掘削物で満載になるまで行われる。ボウル２４ａが掘削物で満載になるまでには時間がかかるので、制御装置４１ａは、最初は撮像装置３１ａのフレームレートを下げて動画を撮像したり、静止画を撮像する間隔を数秒間隔として、時間の経過とともにフレームレートを上げて動画を撮像したり、静止画を撮像する間隔を短くするようにしてもよい。これにより、効率的な撮像を実施することができる。

　制御装置４１ａは、モータ３４ａによる補助駆動が必要かどうかを判断する（ステップＳ１０３）。制御装置４１ａは、速度計７の速度が所定速度より遅くなった場合や、速度計７の速度と回転数とを比較して、回転数が高い割には速度が遅い場合、すなわち牽引車両１の車輪が空回りしている場合などは、モータ３４ａにより車輪２７ａを駆動する（ステップＳ１０４）。また、制御装置４１ａは、牽引車両１の車輪が空回りしている場合に、通信装置４０ａを介して制御装置１０に車輪の回転数を下げるように指示する。

　また、前述したように掘削中において、歪ゲージ２８ａの値はボウル２４ａが受ける抵抗力を表している。制御装置４１ａは、メモリ３９ａに記憶されている事前キャリブレーション結果を参照し、歪ゲージ２８ａの値が閾値を超えた場合にモータ３４ａによる車輪２７ａの補助駆動力を調整しても良い。

　なお、制御装置４１ａは、牽引車両１の不図示の電流計の値や牽引車両１の不図示のエンジン回転数の値から、速度低下する前に補助駆動を開始しても良い。

　なお、制御装置４１ａは、モータ３４ａによる補助駆動では駆動力が足りない場合には、通信装置４０ａを介して制御装置４１ｂにモータ３４ｂの駆動を行うように指示する。この場合においても、制御装置４１ａは、牽引車両１の車輪や、車輪２７ａや、車輪２７ｂが空回りをしていると判断した場合には、該当する車輪の回転数を落とすような制御を行う。
　なお、制御装置４１ａは、速度計７の速度が所定速度より早くなった場合に、モータ３４ａによる補助駆動を終了する。

　なお、車輪２７ａは、公知の履帯走行装置でも良く、また例えば特開平９－１０９９４７号公報記載の三角クローラでも良い。

　制御装置４１ａは、スクレーパ２５ａによる掘削量が所定量に達したかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここでは、制御装置４１ａは、図６のフローチャートのステップＳ８の判断に基づいて、掘削量が所定量に達したかどうかを判断する。制御装置４１ａは、スクレーパ２５ａによる掘削量が所定量に達するまでステップＳ１０３以降を繰り返す。

　掘削量が所定量に達すると、制御装置４１ａは制御装置１０からの指示を受け、スクレーパ車両２０ｂに設けられた不図示の油圧シリンダを制御してスクレーパ２５ｂを地面から離れる位置まで駆動させ、掘削を終了する。（ステップＳ１０６）

　制御装置４１ａは、歪ゲージ２８ａと加速度計２９ａとによる測定を実施する（ステップＳ１０７）。制御装置４１ａは、スクレーパ車両２０ａの移動中に歪ゲージ２８ａによりボールジョイント２２ａに加わる荷重をボールジョイント２２ａのＺ方向に作用する加速度とともに計測する。
　制御装置４１ａは、ロードセル３０ａと加速度計２９ａとによる測定を複数回実施してもよい。

　制御装置４１ａは、ステップＳ１０７の測定に続いて、ボウル２４ａに収容された掘削物の重量の演算を実施する（ステップＳ１０８）。本実施形態において、制御装置４１ａは、ボールジョイント２２ａに設けられた加速度計２９ａの出力が閾値よりも小さいときに歪ゲージ２８ａが検出した歪量に基づいて、ボウル２４ａに収納された土砂などの掘削物の量を演算する。この際に、制御装置４１ａは、ピローブロック４２ａに設けられた加速度計２９ａの出力が閾値よりも小さいときにロードセル３０ａが検出した重量を用いるようにしてもよい。

　なお、制御装置４１ａは、加速度計２９ａの出力が小さいものＮ個（Ｎは自然数）の歪ゲージ２８ａ及びロードセル３０ａの出力からボウル２４ａに収納された土砂などの掘削物の重量を演算してもよく、加速度計２９ａの出力が小さいときに歪ゲージ２８ａ及びロードセル３０ａの出力に重みづけをするように演算してもよい。

　ヒッチ２１ａは温度により歪が発生する場合もある。このため、掘削を行う際の温度に応じた補正係数をメモリ３９ａに記憶させておいてもよい。この場合、前述のキャリブレーション時や図７のステップＳ１０７における計測時の実測により補正係数を求めてもよく、ヒッチ２１ａの材質の線膨張係数（熱膨張率）から補正係数を求めてもよい。また、ヒッチ２１ａの熱歪を減少するために、歪ゲージ２８ａを断熱材でカバーするようにしてもよい。
　なお、ロードセル３０ａが設けられるピローブロック４２ａに関しても熱歪の補正係数を求めてメモリ３９ａに記憶させてもよい。

　制御装置４１ａは、ステップＳ１０８のボウル２４ａに収納された掘削物の重量の演算が終了すると、この演算結果を通信装置４０ａにより基地局の通信装置に送信する。なお、制御装置４１ａは、この演算結果を排出工程の排土場に設けられた通信装置に送信するようにしてもよい。

　前述したように、図６のフローチャートのステップＳ３において、２両目の制御装置４１ｂは、制御装置１０からスクレーパ２５ｂによる掘削開始の指示を受けると、図７のフローチャートを実施する。
　制御装置４１ｂは、ボウル２４ｂに収納された掘削物の重量の演算が終了すると、この演算結果を通信装置４０ｂにより基地局または排土場の通信装置に送信する。基地局または排土場に設けられた不図示の制御装置は、ボウル２４ａに収納された掘削物の重量と、ボウル２４ｂに収納された掘削物の重量とからスクレーパ車両２０が掘削した掘削物の重量を演算する。なお、基地局または排土場に設けられた不図示の制御装置に変わり、制御装置１０と、制御装置４１ａと、制御装置４１ｂとのいずれか１つの制御装置がスクレーパ車両２０により掘削された掘削物の重量を演算してもよい。

　図６及び図７のフローチャートでは、ボウル２４が満載になったのをトリガーにして、ボウル２４に収納された掘削物の重量を検出したが、これに限定されるものではない。例えば、ボウル２４に収容する掘削物の重量が決まっている場合には、制御装置４１はスクレーパ２５が掘削を行っている際に、ボウル２４に収容された掘削物の重量を検出するようにし、決まっている重量になったり、決まっている重量になりそうになったりした時点で制御装置１０に通信するようにしてもよい。制御装置１０は、制御装置４１からの通信を受けた後に、制御装置４１にスクレーパ車両２０に設けられた不図示の油圧シリンダによりスクレーパ２５を地上に向けて傾斜させて掘削工程を終了させる指示を出してもよい。

　以上のように、本実施形態のトレイン式のスクレーパ車両２０は、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとが一部の期間を重複して掘削を行う。なお、掘削開始は、スクレーパ車両２０ｂが先でもよく、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとが同時でも良い。またスクレーパ車両２０ｂが先に掘削を終了しても良く、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとが同時に掘削を終了しても良い。

　また、３両以上のスクレーパ車両２０が牽引されている場合、どのスクレーパ車両２０から掘削を開始しても良く、どのスクレーパ車両２０から掘削を終了しても良い。さらに、２両以上のスクレーパ車両２０が同時に掘削を開始しても良く、２両以上のスクレーパ車両２０が同時に掘削を終了しても良い。すなわち、本実施形態では少なくとも２両のスクレーパ車両２０が一部の期間を重複して掘削している期間があれば良い。

　本実施形態によれば、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとが一部の期間を重複して掘削するため、ボウル２４ａとボウル２４ｂへの積載時間すなわち掘削時間を短縮できる。

（変形例）
　上述の実施形態は、様々な変形や機能の追加が可能であり、以下その説明を行う。なお上述の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付けてその説明を省略もしくは簡略する。

（変形例１）
　図８は、スクレーパ車両２０ａのスクレーパ２５ａとスクレーパ車両２０ｂのスクレーパ２５ｂとの形状が異なる変形例１を示す。図８は、本変形例１の上面図である。

　本変形例１のスクレーパ２５ａは、図８に示すように、櫛状形状をしている。スクレーパ２５ｂは、前述したように刃状をしている。

　一般的に、掘削領域１０２の地面が、スクレーパ２５で掘削できない程に硬質なときには、事前に、地面を砕く作業が必要となる。例えば特開平３－２２１６２４号公報記載のリッパ付きブルドーザのような施工機械で、事前に地面を砕く作業をおこなう。リッパ付きブルドーザは、ブルドーザ本体の排土板が取付けられている側と反対側に爪状のリッパが複数本取付けられている。リッパ付きブルドーザで地面を砕いた後に、スクレーパ２５で掘削を行っている。

　本変形例１では、１両目の被牽引車両であるスクレーパ車両２０ａに、櫛刃状のスクレーパ２５ａが備わっており、複数本のリッパと同様の効果を実現できる。さらに、２両目の被牽引車両であるスクレーパ車両２０ｂには、スクレーパ２５ｂが備わり、連結されている。このため、１両目のスクレーパ車両２０ａのスクレーパ２５ａが地面に食い込むことにより硬質な土砂を砕き、２両目のスクレーパ車両２０ｂのスクレーパ２５ｂが地面に食い込むことで、砕かれた土砂を掘削できることとなる。

　なお、櫛刃状のスクレーパ２５ａの櫛刃は、図８と同じ形状でなくても良く、事前に調査した地面の硬さにより、櫛刃の幅や櫛刃の数量を変えても良い。

　本変形例１では、事前のリッパ作業（事前に土砂を砕く作業）が不要となる。このため追加の機械（リッパ付きブルドーザ）が不要となり、機械費削減に貢献できる。また、本実施形態では、１両目のスクレーパ車両２０ａに櫛状形状をしたスクレーパ２５ａが備わり、２両目のスクレーパ車両２０ｂに刃状のスクレーパ２５ｂが備わっており、一部の期間を重複して掘削するため、リッパ作業と掘削作業を同時に行え、掘削時間を短縮できる。

　なお、１両目のスクレーパ車両２０ａがリッパ作業を必ず行う必要はなく、一部の掘削を、１両目のスクレーパ車両２０ａと２両目のスクレーパ車両２０ｂとが行っても良い。

（変形例２）
　図９は、スクレーパ２５の長手方向が、スクレーパ車両２０の車幅方向と交差するように設けられている変形例２を示す。図９は、本変形例２の牽引車両１とスクレーパ車両２０とを示す上面図である。

　中心線ＣＸは、本変形例２の牽引車両１とスクレーパ車両２０とのＸ方向の基準線である。点Ｏａは、スクレーパ２５ａの長手方向の中心点を表す。基準線ＣＹａは、点Ｏａを通るＹ方向の基準線である。角度θａは、スクレーパ２５ａの長手方向と基準線ＣＹａとがなす角度である。点Ｏｂは、スクレーパ２５ｂの長手方向の中心点を表す。基準線ＣＹｂは、点Ｏｂを通るＹ方向の基準線である。角度θｂは、スクレーパ２５ｂの長手方向と基準線ＣＹｂとがなす角度である。

　本変形例２において図９に示すように、スクレーパ２５ａの長手方向は、点Ｏａを中心に反時計方向に回転した方向に伸びている。また、スクレーパ２５ｂの長手方向は、点Ｏｂを中心に時計方向に角度θｂだけ回転した方向に伸びている。

　このように本変形例２では、スクレーパ２５の長手方向がスクレーパ車両２０の車幅方向と交差するように設けられているため、掘削抵抗力をＹ方向に分散することができ、走行方向であるＸ方向の掘削抵抗力を小さくできる。

　角度θは５～４５度が良く、好ましくは、１０から３０度が良い。角度θが５度より小さい場合は、掘削抵抗力を分散させる効果が小さくなってしまう。また、角度θが４５度より大きい場合は、ボウル２４のＸＹ平面の有効面積が小さくなり、土砂を取り込める量が少なくなってしまう。

　掘削抵抗力を小さくするには、スクレーパ２５の地面への食い込み量を調整する方法が一般的であり、スクレーパ２５をＺ方向に移動させて調整している。しかし、スクレーパ２５の地面への食い込み量を小さくすると、単位走行距離あたりの掘削量が少なくなり、掘削時間が長くなってしまう課題があった。本変形例２では、掘削抵抗力を小さくするために、スクレーパ２５をＸＹ平面内で傾けている。このため、スクレーパ２５の地面への食い込み量をより多くできるため、単位走行距離あたりの掘削量が多くなり、掘削時間を短縮できる。

　なお、スクレーパ２５ａとスクレーパ２５ｂとは、同じ反時計方向に回転していても良いし、同じ時計方向に回転していても良い。角度θは、同じ角度でも良いし、異なる角度でも良い。

　本変形例２のようにスクレーパ２５ａを反時計方向に傾け、スクレーパ２５ｂを時計方向に傾けた場合は、Ｙ方向の分散力が相殺され、重複して掘削している期間の直進安定性が良くなるメリットがある。

（変形例３）
　従来の土木現場では、排出領域１０３においてスクレーパ車両２０が排出工程を終了したのちに、走行領域１０１においてスクレーパ車両２０が回送工程を行う。スクレーパ車両２０が回送工程を行っている間に、スクレーパ車両２０とは別の転圧機械が、排出領域１０３において転圧工程を行う。すなわち、従来の土木現場では、掘削を行う機械と転圧を行う機械とが異なっている。転圧は、金属製のローラを備えた転圧機械が、スクレーパ車両２０が排出した土砂の＋Ｚ方向から－Ｚ方向に力を加え、土砂の厚みを小さくするとともに、土砂を固める作業である。本変形例では、スクレーパ車両２０ｂが金属製のローラを備え、転圧も行えるようになっている。

　図１０は、転圧ローラ５０をスクレーパ車両２０ｂの後部に備えている変形例３を示す図である。図１０（ａ）は、本変形例３の上面図である。図１０（ｂ）は本変形例３において転圧ローラ５０が、地面から浮いている状態を示す側面図であり、図１０（ｃ）は本変形例３において転圧ローラ５０が、地面に設置している状態を示す側面図である。

　転圧ローラ５０は転圧を行う部品で、前述した排出領域１０３において、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとの少なくとも一方が排出した土砂の転圧を行う。転圧ローラ５０は、Ｙ方向に伸びた円柱状または円筒状の金属製（例えば鋼鉄）のローラである。

　図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、転圧ローラ５０は、円形断面の中心を通りＹ方向に伸びたローラ軸部材５１が貫通しており、不図示の軸受を介しローラ軸部材５１周りに回転自由に取り付けられている。ローラ軸部材５１の両端部は、転圧ローラ５０の両端部から突出しており、後述する取付けプレート５２がローラ軸部材５１の両端部に固定されている。

　取付けプレート５２は、Ｘ方向に伸びる鋼材であり、＋Ｘ方向の端部はローラ軸部材５１が固定され、－Ｘ方向の端部は、後述するＹ方向に伸びたモータ軸部材５３が固定されている。

　モータ軸部材５３のＹ方向中心部分とスクレーパ車両２０ｂ後端部とは、不図示の軸受を介しＹ軸周りに回転自由に接続されており、不図示のモータがモータ軸部材５３を回転させる構造となっている。

　制御装置１０は、排出領域１０３において、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとの少なくとも一方が土砂を排出する指示をした後に、スクレーパ車両２０ｂに設けられた不図示のモータを駆動し、取付けプレート５２を時計方向に回転させることで転圧ローラ５０を－Ｚ方向に下げ、地面に接触させる。この状態で走行することで、転圧ローラ５０は土砂を転圧することができる。図１０（ｃ）は、不図示のモータがモータ軸部材５３を回転させ、転圧ローラ５０が地面に設置された状態で走行している様子を示している。

　また、スクレーパ２５のＹ方向長さは、スクレーパ２５が地面にくい込んで土砂を掘削する時の掘削幅であり、スクレーパ車両２０が土砂を排出する時の排出幅である。

　本変形例において、転圧ローラ５０のＹ方向長さは、スクレーパ２５のＹ方向長さよりも長いことが望ましい。スクレーパ車両２０から排出される土砂は、スクレーパ２５のＹ方向長さでボウル２４から排出されていく。転圧ローラ５０のＹ方向長さが、スクレーパ２５のＹ方向長さよりも長いので、効率よく転圧を行うことができる。

　なお、図１０（ｃ）において、制御装置１０は、さらに不図示のモータを時計方向に回転させて車輪２７ｂを地面から離し、スクレーパ車両２０ｂの荷重を転圧ローラ５０のみで支えるようにして、転圧ローラ５０の転圧効果を高めても良い。また、車輪２７ａと車輪２７ｂとが走行するだけで転圧効果が得られるため、転圧ローラ５０を地面に接触させず、車輪２７ａと車輪２７ｂとの少なくとも一方で転圧を行っても良い。図１０（ｃ）では、車輪２７ｂは完全に地面から離れていないので、車輪２７ｂと転圧ローラ５０との両方で転圧を行っている。

　前述したように、一般的に土木現場では、排出領域１０３においてスクレーパ車両２０が排出工程を終了したのちに、走行領域１０１においてスクレーパ車両２０が回送工程を行っている間に、スクレーパ車両２０とは別の転圧機械が、排出領域１０３において転圧工程を行う。本変形例３では、転圧ローラ５０をスクレーパ車両２０ｂの後部に備えている。このため、制御装置１０は、スクレーパ車両２０ａとスクレーパ車両２０ｂとの少なくとも一方が排出工程を終了後に、転圧工程を行う制御ができる。すなわち、スクレーパ車両が回送工程に移ると排出工程と転圧工程が完了していることとなる。

　このように本変形例３では、土木現場の一連の工程（回送工程、掘削工程、運搬工程、排出工程、転圧工程）を一台の機械で行うことが可能となり、掘削時間を短縮するとともに、土木現場全体の工程短縮と機械費コストの削減とにつながる。

　以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加えることは可能である。例えば、上述の実施形態では、駆動車両として牽引車両１を用いたが、スクレーパ車両２０の後方からスクレーパ車両２０をプッシュするプッシュ型の駆動車両を用いてもよい。
　また、スクレーパ車両２０にコリオリの力から角速度を検出するジャイロセンサを設けて、スクレーパ車両２０に作用する角速度が小さいときに、歪ゲージ２８や、加速度計２９や、ロードセル３０による測定を行うようにしてもよい。

　なお、スクレーパ車両２０が静止した状態で歪ゲージ２８や、加速度計２９や、ロードセル３０による測定を行うようにしてもよい。また、スクレーパ車両２０が静止した状態と、スクレーパ車両２０が移動した状態とでボウル２４に収容された掘削物の重量を検出し、静止状態の重量をリファレンスとして、移動状態での重量を補正し、この補正値をメモリ３９に記憶してもよい。そして、次回以降の移動状態での重量の演算の際に、メモリ３９に記憶された補正値により、演算した重量を補正してもよい。
　また、加速度センサに代えて、もしくは加速度センサと併用してジャイロセンサを用いてもよい。

　　１　牽引車両　　２　燃料電池　　３　モータ　　４　水素タンク
　　７　速度計　　１０　制御装置　　１２　２次元コード部
　　２０　スクレーパ車両　　２１　ヒッチ　　２２　ボールジョイント
　　２４　ボウル　　２５　スクレーパ　　２８　歪ゲージ
　　２９　加速度計　　３０　ロードセル　　３９　メモリ
　　４０　通信装置　　４１　制御装置　　５０　転圧ローラ
　　１００　施工領域　　１０１　走行領域　　１０２　掘削領域
　　１０３　排出領域　　１０４　掘削済み領域
　

Claims (15)

1. 　第１掘削部を有し、第１連結部材により牽引車両に連結された第１スクレーパ車両と、
   　第２掘削部を有し、第２連結部材により前記第１スクレーパ車両に連結された第２スクレーパ車両と、
   　前記第１掘削部と前記第２掘削部とが、少なくとも一部の期間を重複して掘削を行う指示を受ける制御装置と、を備えたトレイン式スクレーパ車両。
2. 　前記制御装置は、前記第１スクレーパ車両に設けられた第１制御部と、前記第２スクレーパ車両に設けられた第２制御部と、を有している請求項１記載のトレイン式スクレーパ車両。
3. 　前記指示は、前記第１掘削部と前記第２掘削部との掘削の開始を同時にするものであり、
   　前記制御装置は、前記第１掘削部と前記第２掘削部との掘削を開始させる請求項１または請求項２に記載のトレイン式スクレーパ車両。
4. 　前記指示は、前記第１掘削部の掘削の開始後に前記第２掘削部の開始をさせるものであり、
   　前記制御装置は、前記第１掘削部の開始後に前記第２掘削部の開始させる請求項１または請求項２に記載のトレイン式スクレーパ車両。
5. 　前記第１掘削部と前記第２掘削部とは、形状が異なっている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトレイン式スクレーパ車両。
6. 　前記第１掘削部と前記第２掘削部との少なくとも一方は、櫛状形状をなす請求項１から請求項５記載のいずれか一項に記載のトレイン式スクレーパ車両。
7. 　前記第１掘削部の長手方向は、前記第１スクレーパ車両の車幅方向と交差するように設けられている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のトレイン式スクレーパ車両。
8. 　前記第２掘削部の長手方向は、前記第２スクレーパ車両の車幅方向と交差するように設けられている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のトレイン式スクレーパ車両。
9. 　前記第１スクレーパ車両または、前記第２スクレーパ車両の少なくともどちらか一方から排出された掘削物を転圧する転圧ローラを前記第２スクレーパ車両の後方に備えた請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のトレイン式スクレーパ車両。
10. 　前記第１スクレーパ車両の車輪は電力により駆動する第１インホイールモータを備え、
    　前記第２スクレーパ車両の車輪は電力により駆動する第２インホイールモータを備え、
    　前記制御装置は、前記第１掘削部と前記第２掘削部とが重複して掘削を行っている間に、前記第１インホイールモータと前記第２インホイールモータとの少なくとも１つを駆動させる請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のトレイン式スクレーパ車両。
11. 　前記制御装置は、前記第１連結部材の歪変化を検出する第１検出装置からの情報に基づいて、前記第１インホイールモータの駆動力を調整させる請求項１０に記載のトレイン式スクレーパ車両。
12. 　前記制御装置は、前記第２連結部材の歪変化を検出する第２検出装置からの情報に基づいて、前記第２インホイールモータの駆動力を調整させる請求項１０または請求項１１に記載のトレイン式スクレーパ車両。
13. 　第１方向に牽引される被牽引車両に設けられた第１掘削部および第２掘削部を駆動する駆動装置と、
    　前記第１掘削部と前記第２掘削部とが、少なくとも一部の期間を重複して掘削を行うように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備えた牽引車両。
14. 　前記牽引車両の位置を測位する測位装置を備え、
    　前記制御装置は、前記測位装置の測位結果と、前記被牽引車両の寸法とから前記第１掘削部による掘削を開始するかどうかを判断する請求項１３記載の牽引車両。
15. 　第１スクレーパを有した第１スクレーパ車両と第２スクレーパを有した第２スクレーパ車両とを連結するステップと、
    　前記第１スクレーパによる掘削を行う第１掘削ステップと、
    　前記第１掘削ステップでの前記掘削を行っている際に前記第２スクレーパによる掘削を行う第２掘削ステップと、を含むトレイン式スクレーパ車両を用いた掘削方法。
    　

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